课件2: 8.1 气体的等温变化

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答案:VV0p0S
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解析:设压力为 F,压缩后气体压强为 p 由等温过程:p0V0=pV,F=pS 解得:F=VV0p0S
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三、气体等温变化图象
两种图象 内容
p-V1 图象
图象特点
p-V 图象
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两种图象 内容
p-V1 图象
p-V 图象
物理意义
一定质量的气体,温度不变
时,pV=恒量,p 与 V 成反 一定质量的气体,在温度
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特别提醒: 压强关系的实质反应力的关系,力的关系由物体的状态来确定。
01
即时讨论4:
如图所示,玻璃管中都灌有水银,分别求出几种情况被封 闭的气体的压强(设大气压强为76厘米汞柱)。
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答案:(1)pA=p0-ph=71cmHg (2)pA=p0-ph=66cmHg (3)pA=p0+ph=(76+10×sin30°)cmHg=81cmHg (4)pA=p0-ph=71cmHg pB=pA-ph=66cmHg
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二、对玻意耳定律的理解 1.公式 pp12=VV21,或 p1V1=p2V2。 式中,p1,V1 和 p2,V2 分别表示一定质量的气体在温度不 变时处于不同的两个状态中的压强和体积。 2.适用条件 (1)一定质量的气体,且气体保持温度不变。 (2)压强不太大,温度不太低。
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3.利用玻意耳定律解题的基本思路 (1)明确研究对象
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4.数据处理 以__压__强__p__为纵坐标,以___体__积__的__倒__数__V1__为横坐标作出 p -V1 图象。 5.实验结论 若 p-V1图象是一条过原点的直线。说明压强跟体积的倒数 成___正_____比,也就说明压强跟体积成___反_____比。
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1.内容
知识点3 玻意耳定律
一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强p与体积 V成___反_____比。
2.公式
____pV____=C,或p1V1=___p_2_V_2__。 3.适用条件
气体的质量一定,温度不变。
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知识点4 气体等温变化的p-V图象
为了直观地描述压强p跟体积V的关系,通常建立___p_-__V__ 坐标系,如图所示。图线的形状为_双__曲__线___。由于它描述的是 温度不变时的p-V关系,因此称它为_等__温__线___。
答案:D
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点评:当由液体或固体(活塞)封闭一部分气体,而且处于平衡状态 时,确定气体的压强,可以以封闭气体的液体或固定为研究对象, 分析其受力情况,由平衡条件列出方程,从而求得气体的压强。
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变式一:
有一段12cm长的汞柱,在均匀玻璃管中封住一定质量的气 体,若开口向上将玻璃管放置在倾角为30°的光滑斜面上, 在下滑过程中被封气体的压强为(大气压强p0=76cmHg)( ) A.76cmHg B.82cmHg
根据题意确定所研究的气体,质量不变,温度不变,有时 气体的质量发生变化时,需通过设想,把变质量转化为定质量, 才能应用玻意耳定律。 (2)明确状态参量
即找出气体状态变化前后的两组p、V值。
01
(3)列方程、求解 因为是比例式,计算中只需使相应量(p1、p2及V1、V2)的单
位统一,不一定用国际单位制的单位。 (4)检验结果,在等温变化中,有时列方程求解会得到两个结果, 应通过合理性的检验决定取舍。
气泡在上升过程中体积为何会变大?
01 知识自主梳理
知识点1 等温变化
1.气体的状态参量 研究气体的性质时常用气体的__温__度____、__压__强____和体积,
这三个参量来描述气体的状态。
01
2.等温变化 一定质量的气体,在温__度__不__变__的条件下其压强与__体__积____变
化时的关系。
比,p 与V1就成正比,
在p
不变的情况下 p 与 V 成 反比,因此等温过程的 p
-V1 图上的等温线应是过原
-V 图象是双曲线的一 支
点的直线
一定质量的气体,温度越
直线的斜率为 p 与 V 的乘 高,气体压强与体积的乘
温度高低 积,斜率越大,pV 乘积越 积必然越大,在 p-V 图 大,温度就越高,图中 T2>T1 上的等温线就越高,图中
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即时讨论2:
(成都市2014~2015学年高二下学期三校联考)如图为一种减 震垫,上面布满了圆柱状薄膜气泡,每个气泡内充满体积为 V0,压强为p0的气体,当平板状物品平放在气泡上时,气泡被 压缩。若气泡内气体可视为理想气体,其温度保持不变,当 体积压缩到V时气泡与物品接触面的面积为S,求此时每个气 泡内气体对接触面处薄膜的压力。
01
(3)连通器原理:在连通器中同一液体(中间液体不间断)的同一 水平液面上压强是相等的。 (4)求由固体封闭(如气缸或活塞封闭)气体的压强,应对此固体 (气缸或活塞)进行受力分析,列合力平衡方程。
01
2.容器加速时求封闭气体的压强 恰当地选择研究对象,进行受力分析,然后依据牛顿第二
定律列式求封闭气体的压强,把求解压强问题转化为力学问题 求解。
1 气体的等温变化
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1 学习目标定位
2 课堂情景切入 3 知识自主梳理 4 重点难点突破
5 考点题型设计 6 易错案例剖析 7 课时作业
01 学习目标定位
※ 了解玻意耳定律的内容、表达式及适用条件

了解p-V图象的物理意义
01 课堂情景切入
在一个恒温池中,一串串气泡由池底慢慢升到水面,有趣 的是气泡在上升过程中,体积逐渐变大,到水面时就会破裂。
一定质量的气体,不同温度下的等温线是__不__同____的。
01 重点难点突破
一、气体的状态和状态参量 1.用以描述气体宏观性质的物理量,叫状态参量。对于一定 质量的某种气体来说,描述其宏观性质的物理量有温度、体积、 压强三个。 (1)体积:指气体分子所能达到的空间,即气体所能充满的容器 的容积。
01
解析:设活塞 A 下移距离为 l,活塞 B 下移的距离为 x,
对圆筒中的气体:
初状态:p1=p0 V1=l0S 末状态:p2=p0+FS V2=(l0+x-l)S
由玻意耳定律得:p1V1=p2V2 即 p0l0S=(p0+FS)·(l0+x-l)·S①
根据胡克定律,x=Fk ② 代数解①②得:l=0.3 m
01
(2)温度:从宏观角度看表示物体的冷热程度。从微观角度看, 温度是物体分子热运动的平均动能的标志。 (3)压强:垂直作用于容器壁单位面积上的压力。单位:帕(Pa)。
01
2.气体的状态由状态参量决定,对一定质量的气体来说, 当三个状态参量都不变时,我们就说气体的状态一定,否则气 体的状态就发生了变化。对于一定质量的气体,压强、温度、 体积三个状态参量中只有一个量变而其他量不变是不可能的, 起码其中的两个量变或三个量都发生变化。
01
知识点2 :实验:探究等温变化的规律
1.实验器材 如图所示,有铁架台,带压力表的注射器、铁夹等。
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2.研究对象 注射器内_被__封__闭___的__一__段__空__气__柱__。
3.数据收集 空气柱的压强p由上方的_压__力__表___读出, 体积V用刻度尺上
读出的空气柱的__长__度__l __乘以气柱的_横__截__面__积__S__计算。 用手把柱塞向下或向上拉,读出体积与压强的几组值。
例2 如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,内部横截 面积为S=0.01 m2,中间用两个活塞A和B封住一定质量的气体。 A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动,且不漏气。A的质量不计, B的质量为M,并与一劲度系数为k=5×103 N/m的较长的弹簧 相连。已知大气压p0=1×105 Pa,
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平衡时两活塞之间的距离l0=0.6 m,现用力压A,使之缓 慢向下移动一段距离后,保持平衡。此时用于压A的力F =500 N,求活塞A下移的距离。
01
答案:D 解析:封闭气体做的是等温变化,只有D图线是等温线,故D 正确。
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四、气体压强的计算方法 1.容器静止时求封闭气体的压强 (1)求由液体封闭的气体压强,应选择最低液面列压强平衡方程。 (2)在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强时,应特别注意 液柱产生的压强ρgh中的h是表示竖直高度(不是倾斜长度)。
01
即时讨论1:
(湛江市2013~2014学年高二下学期期末)下列过程可能发生的 是( )
A.气体的温度变化,但压强、体积保持不变
B.气体的温度、压强保持不变,而体积发生变化
C.气体的温度保持不变,而压强、体积发生变化
D.气体的温度、压强、体积都发生变化 Nhomakorabea01
答案:CD 解析:p、V、T三个量中,可以两个量发生变化,一个量恒定; 也可以三个量同时发生变化;一个量变化的情况是不存在的, 故C、D选项正确。
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考点题型设计
题型一 压强的计算
例1 (辽宁师大附中2014~2015学年高二下学期期中)如图所 示,一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置,金属圆板的上 表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角为θ, 圆板的质量为M,不计圆板与容器内壁的摩擦。若大气压强为 p0,则被圆板封闭在容器中的气体的压强等于( )
该气泡在水底时体积为 V1、压强为 p1=p0+ρgh 气泡升到水面时的体积为 V2,则 V2=3V1,压强为 p2=p0 由玻意耳定律 p1V1=p2V2,得(p0+ρgh)V1=p0·3V1 得水深:h=2ρpg0=21××11.003××11005m=20m。
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题型三 p-V图象的应用
例3 如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p-V图象, 气体由状态A变化至状态B的过程中,气体分子平均速率的变 化情况是( ) A.一直保持不变 B.一直增大 C.一直减小 D.先增大后减小
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解析:D→A 是一个等温过程,A 对;A、B 两状态温度不 同,A→B 的过程中V1不变,则体积 V 不变,此过程中气体的压 强、温度会发生变化,B、C 错,B→C 是一个等温过程,V 增 大,p 减小,D 错。
答案:A
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题型四 探究·应用
例4 (南阳市2014~2015学年高二下学期期中)农村常用 来喷射农药的压缩喷雾器的结构如图所示,A的容积为 7.5L,装入药液后,药液上方体积为1.5L,关闭阀门K, 用打气筒B每次打进105Pa的空气250cm3。求:
T1<T2
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即时讨论3:
(寿光市实验中学2014~2015学年高二下学期检测)如图所 示,由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封 闭在气缸内,活塞与气缸壁之间无摩擦,活塞上方存有少量 液体。将一细管插入液体,由于虹吸现象,活塞上方液体缓 慢流出,在此过程中,大气压强与外界的温度保持不变。下 列各个描述理想气体状态变化的图象中与上述过程相符合的 是( )
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A.p0+MSgcosθ C.p0+MgcSos2θ
B.cops0θ+SMcogsθ D.p0+MSg
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解析:圆板的下表面是倾斜的,气体对其的压力应与该面 垂直。
为求气体的压强,应以封闭气体的金属圆板为研究对象, 其受力分析如图所示。由物体的平衡条件得
pcoSsθ·cosθ=Mg+p0S 解得 p=p0+MSg
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解析:由图象可知,pAVA=pBVB,所以A、B两状态的温度相 等,在同一等温线上,可在p-V图上作出几条等温线,如图所 示。由于离原点越远的等温线温度越高,所以从状态A到状态 B温度应先升高后降低,分子平均速率先增大后减小。
答案:D
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变式三
(2014·潍坊一模)如图所示,D→A→B→C表示一定质量的某种 气体状态变化的一个过 程,则下列说法正确的是( ) A.D→A是一个等温过程 B.A→B是一个等温过程 C.A与B的状态参量相同 D.B→C体积减小,压强减小,温度不变
答案:0.3m
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变式二
一个气泡从水底升到水面上时,它的体积增大2倍,设水的 密度为ρ=1×103kg/m3,大气压强p0=1.0×105Pa,水底与水 面温差不计,求水的深度。(g=10m/s2)
答案:20m
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解析:气泡在水底时,气泡内气体的压强等于水面上大气 压与水的压强之和,气泡升到水面上时,气泡内气体压强减小 为大气压,因此体积增大。由于水底与水面温度相同,泡内气 体经历的是一个等温变化过程。
C.88cmHg D.70cmHg
答案:A
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解析:水银柱所处的状态不是平衡状 态,因此不能用平衡条件来处理。水银柱 的受力分析如图所示,因玻璃管和水根柱 组成系统的加速度 a=gsinθ,所以对水银 柱由牛顿第二定律得:
p0S+mgsinθ-pS=ma, 故 p=p0。
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题型二 玻意耳定律的应用
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